研究ノート
東日本大震災時の気象－主として仙台平野の場合－
千葉 修
１）＊・小林文明
２）・金田昌樹
３） 要 旨 平成23（2011）年東北地方太平洋沖地震と津波の発生時の気象を概観し，特に東日本のアメダス データや仙台管区気象台の気象データなどに基づき仙台平野に進入した大津波が大気に与えた影響を 調べた。その結果，仙台湾から内陸沿岸部（名取，亘理）に吹走した南東風は「津波に伴う風」であ る可能性が高い。 キーワード：津波に伴う風，震災時の気象，仙台平野，あおり風１．はじめに
2011年３月11日の14時46分に発生した平成23（2011） 年東北地方太平洋沖地震（マグニチュード9.0，最大 震度７）は大津波を発生させ主に東北地方の太平洋岸 に大災害を引き起こした（警察庁によると９月10日現 在，死者19867人，行方不明者4086人）。今回（３月11 日）の出来事は経験することがまれなことで，地震・ 津波の事象のみならず当時の気象についても記録とし て残すことは意義深い。 このノートでは地震発生前後の気象を概観し，主 に仙台平野に進入した津波が大気に与えた影響を気象 データの解析結果から報告する。2．大津波進入時（3月11日）の気象
2.1 天気概況
地震当日（３月11日）の９時の500hPa面（図１）に は寒気を伴った気圧の谷が北北東−南南西の方向，つ まり沿海州から北九州にあり，その気圧の谷に先行す る形の弱い気圧の谷がみられる。一方，地上天気図 （図２）に目を転じると西高東低の冬型の気圧配置で 12時に黄海にあった1026hPaの高気圧が東進し，さら 2011年11月25日受領；2012年２月29日受理 １）･高知大学名誉教授 〒373-0057･太田市本町57-15 ２）防衛大学校地球海洋学科 〒239-0811･横須賀市走水１丁目10 ３）気象庁予報部予報課 〒100-0004･東京都千代田区大手町1-3-4 ＊連絡責任者･e-mail･address:･[email protected] 図１：･2011年３月11日９時の500hPa高層天気図（気象庁 提供）。 図２：･2011年３月11日12時と15時の地上天気図（気象庁 提供）。2011年3月11日9hr
500hPa
地上天気図（2011年3月11日） 12hr 15hrに三陸沖に1014hPaの低気圧がある。地震発生後の15 時に低気圧は２hPa気圧が低下した。 図３に東北地方（青森，八戸，盛岡，宮古，大船 渡，仙台，石巻，福島，小名浜，秋田，新庄，山形） と東日本にある各気象官署（水戸，館野（つくば）， 新潟，宇都宮，前橋，熊谷，秩父）の合計19地点の海 面気圧の時間変化を示す。図２の地上天気図から東日 本には西方向から高気圧（1026hPa）が接近している のに海面気圧は８時頃から上昇せずに下降している。 さらに地震発生の約1時間前の13時48分に，その日の 最低海面気圧（平均値として1011hPa）を示した。す なわち東日本の広領域は８時頃から18時頃まで気圧の 谷の通過に伴う影響下にあり，そのような大気環境の 中で津波の進入があった。
2.2 仙台平野への大津波
日本の太平洋三陸沖で発生した津波に関する多くの 報道写真やビデオ映像には，水位を高め海水の塊りと して押し寄せ，ヘッド（先端部）を巻き上げて内陸に 進入する津波の様子が映し出された。 仙台平野は約130kmに及ぶ円弧状の海岸線をもつ仙 台湾の陸側にあたり平坦で標高の低い平地からなる。 津波が仙台平野，特に仙台空港に押し寄せるさまは 衝撃的であった。その津波の高さは平均9.1m（仙台空 港周辺12m，仙台新港８m，仙台港7.2m）で，速さは （陸上で）約８m/s，そして最大進入距離は約６kmで ある（図４の国土地理院の浸水範囲概況図を参照の こと。陰影部分が津波による浸水域。）。なお，仙台市 は海岸から約10.8km，名取（仙台空港測候所）は約 6.1km，亘理は約3.6kmである。 三陸沖のGPS波浪計（津波計）よると，［最大波到 達時刻，波高］は推定値であるが岩手県宮古付近で は［14：55〜15：10，6〜10m以上］，釜石付近で［14： 55〜15：10，6〜10m以上］，宮城県気仙沼広田湾付近 で［14：59〜15：10，6〜10m以上］であり，地震発 生から8〜24分で到達したとしている（日本気象協会， 2011）。なお気象庁は津波の第1波について波形図を精 査した結果，その観測時刻を３月11日14時台として， 何分かは「不明」と発表した（2011年４月８日）。３．気象データの解析結果
使用データは主に地上天気図，高層天気図（気象 庁），東日本各地のアメダスデータ，仙台管区気象台 の気象データ（10秒値）で気象衛星可視画像（高知大 学気象頁）をも参考にした。なおアメダスデータは各 地方気象台と仙台管区気象台を除く気象官署では地震 や津波による機器破損や電気通信網の遮断などにより 地震発生から1時間程度（15：20〜15：50）で欠測状 態になっていた。つまり，（15：20〜15：50）以降の 図３：･2011年３月11日の東日本19地点の海面気圧の時間 変化。 図４：津波による仙台平野の浸水概況図（国土地理院）。･ 2011年3月11日（東日本19地点） 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 2122 23 0 時間 仙台 海面気圧 （ hP a） 13:48記録はない。 図５は仙台管区気象台（N38°16”，E140°54”，標高 39m）で観測された気象データ（各々，現地気圧，風 向，風速，気温，相対湿度の10秒値）の時間変化を 示す。注目すべきは地震発生時刻A（14時46分）から B（15時10分）の期間の気象要素の顕著な変化である。 すなわち風向は南南西（SSW）からほぼ真反対の北東 （NE）へ変化し，この風向シフト中に風速は減少し た。さらに気温は急降下し，相対湿度は急増した。 そこでA 〜 B間の気象データの詳細な変動を図６と 図７に示す。いわばこの時間帯が仙台の風が南南西か ら北東にシフトする時間に相当する。図６で明白なの は最大瞬間風速が（C）14時50分から（D）15時3分ま でに約5.5m/sから約１m/sまで減少していることであ る。この減少の原因については後述する。なお図６の 横軸の下に（C）14時50分〜15時10分までの名取と亘 理の平均風向，平均風速（各10分値）を添えたが，い ずれも風向が海側からの南東（SE）寄りで平均風速 が3.1〜4.8m/sにある。 図７はC−D間の気温と相対湿度の変化を示す。名 取と亘理の気温（同図横軸の下）が4.6〜5.2℃で，仙 台の気温4.8℃とほとんど変わらない。つまり，名取や 亘理の南東風は仙台の気温に大きな影響を与えない。 そして相対湿度は名取と亘理に比較するデータが無い ものの仙台の湿度変化がC−D間で僅少であることか ら気温と同様に，３個所の湿度に大差がなかったと推 定する。
４．考察
4.1 津波に伴う風
３月11日の東日本大震災以来，津波に関する映像 を頻繁にみる機会がある。その一つにNHKスペシャ ル「巨大津波 知られざる脅威」（宮古市の津波）が あり，その視聴中に興味ある言葉，つまり「煽り（あ おり）風」を耳にした（なお「あおり風」は気象用語 として使われていない）。宮古市田老町の約10mの防 潮堤を超えて津波が進入する直前に軽トラックを運転 中の男性が「あおり風」で操縦不能となったというこ とが放映されていた。「あおり風」は津波到達直前に おこる（強い風圧を伴う）突風と理解されている（日 本災害情報学会，2006）。津波は大量の水塊であるが， その動きが周囲の地表風に影響を与えることは充分予 図６：･図５のA−B間の10秒毎の風向と10秒内の最大瞬間 風速の拡大図。 図７：･図５のA−B間の10秒毎の相対湿度と気温の拡大 図。 図５：･2011年３月11日の仙台管区気象台の気象記録（10 秒値）。AとBの破線は各々地震発生時刻と15時10 分を示す。 2011年3月11日（仙台 10秒値） 0 22.5 45 67.5 90 112.5 135 157.5 180 202.5 225 247.5 270 292.5 315 337.5 360 時間 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 360方位 最大瞬間風速 14:50 14:46 地震発生時刻 14:55 15:00 15:05 15:10 D(15:03) C(14:50) WSW, 4.8m/s SE, 3.2m/s S, 3.1m/s SE, 4.7m/s 名取 亘理 NEにシフト 最大瞬間風速 （ m/s ） ssw w 風向 （ de g） 2011年3月11日（仙台 10秒値） 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 時間 1 2 3 4 5 6 7 8 相対湿度 気温 14:46 14:50 14:55 15:00 15:05 15:10 地震発生時刻 5.2℃ 5.2℃ 4.6℃ 4.9℃ D(15:03) C(14:50) 4.8℃ 名取 亘理 相対湿度 （ % ） 気温 （ ℃ ） A B 時間（JST） 仙台管区気象台想される。ここで「津波に伴う風」とは津波に先行 し，そして津波と連行する風を指す。 津波の襲来中の16時過ぎの天候について一仙台市民 の仙台市南部の太白区泉崎付近での目撃談がある（鈴 木禎史，私信）。それを時間順に述べると，①16時〜 16時10分；「乾いた桜吹雪のような大粒の雪」，「東か ら乾いた雪が突然吹雪く。乾いた雪とは，洋服や髪の 毛を濡らさないような雪です。時間は１〜２分。」② 16時10分以後；「次第に空が暗くなり，みぞれまじり の雪が降り出す。」そして，「津波到達時，東の空から 西へ，這うように雪が舞った。浜風に乗り雪が飛ん でくるなんて仙台ではない。」と優勢な海側からの風 （浜風）の存在をメモしている。 ①〜②に解釈を加えると「乾燥雪」はアラレ（あ るいは雪片）で，おそらく，先行する雪雲からの降雪 とみられる。「桜吹雪」という表現から雪雲からの粒 子が下降したのではなく，雲底下の雪片が海からの 風（浜風）によって内陸に運ばれた現象とみてとれ る。そして雪雲本体からの降雪中に融解が進み，16時 20分の仙台の気温1.5℃，相対湿度87%で，Matsuo･and･ Sasyo（1980）の研究を参考にすればみぞれ状態になっ ていたと考えられる。 図８は宮城県のアメダス地点を主とした10分毎の 風向・風速の空間分布図である（なおSは仙台，Nは 名取，Wは亘理を示す）。14時50分まで仙台には南西 風（破線矢印）が流入し，北西側からの気流（実線矢 印）と拮抗している（図８a）。ところが15時〜15時20 分には名取・亘理の地域（破線の楕円）に海からの風 （Sea-wind）があり（図８c，d），この状態はデータが 欠測になる15時40分まで続いた。 図６と関連して，図９で名取と亘理の14時40分〜15 時10分まで（図８では⒜〜⒞に対応）の１分毎の詳細 なデータをみてみると，亘理では14時55分過ぎに南東 （SE）風にシフトし，最大瞬間風速は約５m/sのコン スタントな値を維持している。一方，名取では亘理よ り遅れて15時に南東（SE）にシフトし最大瞬間風速 は約４m/sとなっている。亘理の方が風向シフトが速 く，最大瞬間風速が強いのは名取より南に位置し海岸 に近いためであろう。このように海からの南東風が亘 理，名取付近に吹き込み，さらに仙台へ向かう南南西 （SSW）の風にほぼ横方向からあたることでC−D間の 最大瞬間風速を減少させたとみてとれる。 津波は広域に渡る現象である。津波に先行する風の みならず連行する風を考えるならば，その連行部分は 図８：･2011年３月11日14時40分から15時20分までの10分 毎の風向・風速の空間分布図。長矢羽が２m/s， 短矢羽が１m/s，旗矢羽が10m/s。Sは仙台，Nは 名取，Wは亘理を示す。 図９：･2011年３月11日14時40分から15時10分までの⒜名 取と⒝亘理の１分毎の風向と最大瞬間風速。下向 き矢印は地震発生時刻。 (a) 14:40 ‒ 14:50 (b) 14:50 ‒ 15:00 (c) 15:00 ‒ 15:10 (d) 15:10 ‒ 15:20 山形県 福島県 宮城県 岩手県 (a) 名取（1分値） (b) 亘理（1分値） 14:40 14:50 15:00 15:10 14:40 14:50 15:00 15:10 S E W E S W N 0 10 0 10 (m/s) (m/s) 風向 風向 C 最大瞬間風速 D D C 最大瞬間風速 SE 5m/s
津波の第１波に続く数波に及ぶのだから沖合いから内 陸まで充分なスケールで吹走する風である。仙台平野 への津波の進入時刻と名取と亘理の津波被害が甚大で あったこと，津波進入直前の「あおり風」の可能性， そして目撃談ではあるが浜風（sea-wind）が優勢で あったことなどを考慮すると，この海からの南東風は 「津波に伴う風」である可能性が高い。
4.2 仙台の風向変化
風が横方向から力（気圧傾度力）を受けた例とし て，イギリス南部（海側）から進入した海風前線（フ ロント）が傾度風の影響により北への動きが阻まれ， 時間が経つにつれてフロントが横方向にずれた事例が ある。つまり局地風である海風を，メソスケールの傾 度風が横方向に押したことによる（Simpson，1994）。 海風フロントの似たような動きを高知大学のソーダ観 測からも報告されている（Chiba，1997）。 そこで仙台の風に目をむけると，仙台に向かう南南 西の風はメソスケールの風，そして浜風（Sea-wind） はそれよりスケールの小さい局地風であり，浜風が横 方向から衝突しても南南西の風の方向を変えるほどで ないが，その風速の減速に影響したと考えられる。そ の結果，北東風の流入が速まり仙台の風向は南南西→ 西→北東と時計回りに変化したが，それは局地風より メソスケールの気象の影響を受けていると思われる。 冬型の季節風時,仙台平野に局所的に東風が吹くこ とを葛巻（1991）が1986年３月６日の事例とその数値 実験から示している。それは仙台平野の東西風系に言 及し，蔵王・愛宕山系の地形効果に因るとして東風の 存在を主張している。しかし，2011年３月11日の場合， 関東平野から仙台平野までの沿岸部には卓越した南西 風があり，仙台平野の北西部の北寄りの風と拮抗して いた。彼の研究はこの南西風を考慮していない。そし て３月６日の東風が９〜18時まで出現したという結果 が３月11日の（15時以降の）場合と異なり，津波時に 出現した南東風と同類とはみなせない。５．まとめ
平成23（2011）年東北地方太平洋沖地震と津波の発 生時の気象を仙台管区気象台の気象データなどに基 づいて調べた。特に地震発生（14時46分）後，仙台平 野での南南西から北東へのシフト中の気象要素（10秒 値）を詳細に検討した。その結果，名取および亘理方 面に進入した津波の方向と同一の南東風が仙台に向か う南南西の風を弱め，そして15時３分以後，北東風の 進入を促した（図10参照）。さらに15時５分以降の急 激な風向変化や気温の急降下，相対湿度の急増は気圧 の谷の通過によるものであり，仙台地方は寒気の吹き 出しと降雪を伴った冬型の天気になった。 河北新報の記事（３月12日の「社説」）に『仙台は 夕方からいったん吹雪状態になって・・』とあり，こ れからも地震後の仙台地方の気象は厳しく，津波の被 害にあわれて一晩屋外で耐えた被災者の困苦は想像に も及ばないことであった。謝辞
気象データ（10秒値）の提供を頂いた仙台管区気象 台の藤村弘志台長と佐々木秀樹広報係長に御礼申し上 げます。また木村龍治氏（東京大学名誉教授）からの 示唆に富むコメントに感謝致します。参考文献
Chiba,･O.,･1997･:･Variability･of･the･sea-breeze･front･from･ sodar･measurements.･Bound.-Layer Meteor･82:･165-174. 河北新報，2011：「河北新報･特別縮刷版3.11東日本大 震災１ヶ月の記録」，･224pp. 葛巻祐二，1991：北西風場における仙台空港の局地的 な東風について，研究時報，43，51-60. Matsuo,･T.･and･Y.Sasyo,･1980･:･Non-melting･phenomena･ 図10：･2011年３月11日の海側からの南東風吹走時の仙台 平野の風系の概念図。 仙台 名取 亘理of･snow･flakes･observed･in･subsaturated･air･below･ freezing･level.･J. Meteor. Soc. Japan･59:･26-32.
日本気象協会，2011：平成23年（2011年）･東北地方太 平洋沖地震津波の概要（速報），11pp. 日本災害情報学会，2006：第５回災害情報勉強会（抄 録），津波による被害と対策，2p. Simpson,･J.E.1994･:･Sea･breeze･and･local･wind.･ Cambridge･Univ.･Press，･234pp.･
The weather at the time of the East Japan great earth-quake disaster -Mainly in the case of Sendai
plains-Osamu Chiba1)*, Fumiaki Kobayashi2)
and Masaki Kaneda3)
1)*Honcho 57-15,Ohta, Gunma Prefecture
373-0057, Japan
2)Department of Geoscience, National Defense Academy,
Hashirimizu, Yokosuka, Japan
3)Japan Meteorological Agency, Forcast Department,
Forcast section, Chiyodaku Otemachi 1-3-4, Tokyo, Japan
Abstract
To survey the weather at the time of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake occurred on 11 March,2011, meteorological data were used for analysis. In particular, we examined the influence that the mas-sive tsunami that came in the Sendai plains gave the atmosphere, based on AMEDAS data of the East Japan in addition to the weather data at 10-second intervals of the Sendai district meteorological observatory. As a result, the southeastern wind blown in the coast of inland (Natori, Watari) from Sendai Bay is more likely to be wind with the tsunamis.
Key word:
Weather at the time of the earthquake disaster, Wind with the tsunami,
Sendai plain,
